Цифровое измерительное устройство

 

Союз Соввтския

ОПИСАНИЕ 33I4IO

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Социалистическия

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 07.VI.1968 (№ 1247666/18-24) М.Кл. G 06j 3/00 с присоединением заявки №вЂ”

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 07.III.19?2. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 1?Л .1972

УДК 681,325 (088.8) Авторы изобретения

В. Г. Шульц и E. М. Филаретов

Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела

ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится,к области автоматики и измерительной техники и предназначено для измерения различных электрических и неэлектрических величин (напряжения, тока, мощ ности, давления, cos y и т. д.) с представлением результатов измерений в виде цифр.

Известны преобразователи электрических величин в цифровой код, выполняющие промежуточное преобразование электрической величины в угловое положение и преобразование угла поворота в цифровой код, использующие систему грубого и точного отсчета импульсов; известны также электронные измерительные устройства, в которых для подсчета числа импульсов в заданных пределах измерения используются три счетчика.

Известное измерительное устройство, содер>кащее входной делитель измеряемой величины, счетчик, триггер переполнения, элемент задержки, элементы «И», ключи, индикатор рабочего диапазона, выходной цифровой индикатор и преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов, состоящий из преобразователя измеряемой величины в угловое положение, выполненного в виде электромагнитной подвижной аистемы, обмотка ролика которой подключена ко входному делителю измеряемой величины, с закрепленным на оси под углом 45 к ней оптическим отражателем, и преобразователя углового положения в последовательность импульсов, содержащего кодовый диск с нанесенными по его окружности масштабной шкалой, состоящей .из последовательно чередующихся прозрачных и непроз5 рачных элементов, диафрагму с двумя неподвижными щелевыми отверстиями и два фотоэлемента, не обладает большими функциональными возможностями и сложно.

В предлагаемом устройстве кодовый диск

10 выполнен с щелевым отверстием, расположенным в радиальном направлении под первым элементом масштабной шкалы на расстоянии от оси диска, равном расстоянию от центра оптического отражателя до оси элек15 тромагнитной подвижной системы, причем выход фотоэлемента, расположенного против оптического отражателя на уровне оси электромагHHTной подвижной системы, соединен со входом первого элемента «И», с другим вхо20 дом которого соединен выход другого элемента

«И», соединенный также с индикатором рабочего диапазона, причем входы второго элемента «И» соединены с промежуточным выходом счетчика и с выходом триггера переполнения, 25 а выход первого элемента «И» соединен через элемент задержки со входами сброса счетчика и триггера переполнения, а также со входами ключей, через которые выходы счетчика соединены со входами выходного цифрового

30 индикатора, что позволяет расширить

ЗЗ141О функциональные возможности устройства за счет возможности измерения как электрических, так и неэлектричесиих величин в наиболее целесообразном диапазоне измерений, а также упростить схему устройства.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображена оптическая и кинематическая схема преобразователя измеряемой величины в последовательность импульсов; на фиг. 3 показан кодовый диск преобразователя.

Устройство содержит (см. фиг. 1) входной делитель 1 измеряемой величины с усилигелем 2, преобразователь 8 измеряемой величины в последовательность импульсов, состоящий из преобразователя 4 измеряемой величины в угловое положение:и преобразователь 5 углового положения в последовательность импульсов, счетчик 6, ключи 7, выходной цифровой индикатор 8, элемент «И» 9, триггер 10 переполнения, элемент «И» 11, индикатор 12 рабочего диапазона, элемент 13 задержки.

Преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов содержит (см. фиг. 2, 3) ось 14, являющуюся входной осью преобразователя 4, с оптическим отражателем (зеркалом) 15, закрепленным на оси под углом

45 к ней, осветитель 16, конденсатор 17, призмы 18 и 19, кодовый диск 20 с щелевым отверстием 21 и масштабной шкалой 22, состоящей из последовательно чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов, фотоэлемент 23, ось 24, неподвижные щелевые отверстия 25 и

36 диафрагмы, призму 27, фотоэлемент 28.

Для пояснения работы устройства рассмотрим случай, когда измеряемая величина напряжение.

Измеряемое напряжение поступает на входной диапазонный делитель 1, а с его выхода через усилитель 2 — на преобразователь 8. Преобразование измеряемой величины в последовательность импульсов производится с промежуточным преобразованием в угловое положение с помощью электромагнитной подвижной системы (преобразователь 4). В качестве ripeобразователя может быть использован, например стрелочный прибор, в котором вмесго стрелки па оси закреплено зеркало.

Лучи света от осветителя 16 (см. фиг. 2) через конденсатор 17 и призмы 18, 19 и 27 попадают на соответствующие участки кодового диска 20. Под действием измеряемого напряжения, приложенного к раме подвижной электромагнитной системы, ось 14 с зеркалом 15 повернется на угол у (см. фиг. 3) относительно линии нулевого отсчета. При вращении кодового диска 20 элементы масштабной шкалы 22, нанесенные по окружности этого диска в iipeделах, несколько больших 45, относительно линии нулевого отсчета (угол Р, см. фиг. 3), модулируют луч свега, поступающий через неподвижное отверстие 26 диафрагмы, по амплитуде. Тогда число импульсов тока, снимаемых с выхода фотоэлемента 28, будет пропорционально углу отклонения диска 20.

15 0

«Э

7;

-1O

)>r

;п

;">5

Так как фотоэлемент 23 расположен на уровне центра оси 14, то при любом отклонении зеркала 15 в пределах -45 от вертикали луч света, попавший на зеркало 15, будет попадать и на фотоэлемент 23. Однако луч свега может попасть на зеркало 15 только через щелевое отверстие 21, расположенное на диске

20 под первым элементом масштабной шкалы

22 (в радиальном направлении) на уровне зеркала 15. Это возможно лишь при совмещении зеркала 15, отклоненного под действием измеряемого напряжения на угол у и указанного отверстия 21 диска 20. Таким образом, при вращении диска 20 на тот же угол у, с выхода фотоэлемента 28 снимаются импульсы, число которых пропорционально измеряемой величине, а с выхода фотоэлемента 28 снимается импульс, соответствующий концу измерения (стоп-импульс) .

Импульсы с выхода фотоэлемента 28 посту,пают на вход счетчика 6, а стоп-импульс с выхода фотоэлемента 28 — на вход элемента «И»

11, на который подается разрешающий сигнал с выхода элемента «И» 9. Элемент «И» 9 открыт, когда первая младшая декада счетчика б заполнена полностью (разрешающий сигнал на элемент 9 сн имается с промежуточного выхода счетчика 6), а емкость счетчика полностью не заполнена, т. е. триггер 10 переполнения находится в исходном состоянии; сигнал подается и на индикатор рабочего диапазона 12.

Если угол у мал, т. е. число импульсов, снимаемое с выхода фотоэлемента 28 до прихода стоп-импульса, меньше емкости первой декады счетчика б, то на элемент «И» 9 со счетчика 6 поступит запрещающий сигнал н считывание информации на индикатор 8 через ключи 7 не произойдет. То же самое будет иметь место, если стоп-импульс придет на элемент «И» 11 после полного заполнения счетчика б. В этом случае запрещающий оигнал на элемент «И» 9 поступает с триггера переполнения 10.

Переключением диапазонов делителя 1 при помощи индикатора 12 определяется положение, когда измеряемая величина находится в рабочем диапазоне измерения.

При наличии разрешающего сигнала с выхода элемента «И» 9 стоп-импульс через элемент

«И» 11 открывает ключи 7 и цифровой <од со счетчика 6, соответствующий значению измеряемой величины, фиксируется на индикаторе

8 до прихода следующего стоп-импульса. Одновременно стоп-импульс поступает и на элемент задержки 13, сбрасывающий (через время задержки, обусловленное скоростью вращения кодового диска 20) счетчик б и триггер 10 в исходное состояние. Управляя состоянием триггера 10, можно изменять режим работы устройства: производить однозначные или iieриодические считывания показаний счетчика б на индикатор 8.

Предмет .изобретения

Цифровое измерительное устройство, содер331410 жащее входной делитель измеряемой величины, счетчик, триггер переполнения, элемент задержки, элементы «И», ключи, индикатор рабочего диапазона, выходной цифровой:индикатор и преобразователь измеряемой величины в последовательность импульсов, состоящий из преобразователя измеряемой величины в угловое положение, выполненного в виде электромагнитной подвижной системы. обмотка рамки которой подключена ко входному делителю измеряемой величины, с закрепленным на оси под углом 45 к ней оптическим отражателем, и преооразователя углового положения в последовательность импульсов, содержащего кодовый диск с нанесенной по его окружности масштабной шкалой, состоящей из последовательно чередующихся прозрачных и непрозрачных элементов, диафрагму с двумя неподвижными щелевыми отверстиями и два фотоэлемента, отлнчаюи1ееся гем. что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения устройства, кодовый диск выполнен с щелевым отверстием, расположенным в радиальном направлении под первым элементом масштабной шкалы на расстоянии от оси дис5 ка, равном расстоянию от центра оптического отражателя до оси электромагнитной подвижной системы, причем выход фотоэлемента, расположенного против оптического отражателя на уровне оси электромагнитной подвижной

1О системы, соединен со входом первого элемента

«И», с другим входом которого соединен выход другого элемента «И», соединенный также с индикатором рабочего диапазона, причем входы второго элемента «И» соединены с проме1,> жуточным выходом счетчика и с выходом триггера переполнения, а выход первого элемента

«И» соединен через элемент задержки со входами сброса счетчика и триггера переполнения, а также со входами ключей, через кото10 рые выходы счетчика соединены со входами выходного цифрового индикатора.

331410

Линия urine дого omrveme

Составитель о. Игнатущенко

Техред. Л. Евдонов

Редактбр А. Батыгин

Корректор О. Тюрина

Областная типография Костромского управления по печати

Заказ 1455 Изд. Х 30! Т«рахн 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35. Раушская наб., д. 4/5